[理學(xué)]量子計(jì)算研究進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-02-14 11:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? N = pq ? N has L digits ? given N, what are p and q? ? ?3/1LeO ? ?3LO19000 years 42 days 1000 digits [1] . Grover, PRL, 79, 4709 (1997) [2] P. Shor, Proc. 35th Ann. Symp. On Found. Of Comp. Sci., (1994) 2022/2/13 29 二、磁共振量子計(jì)算研究進(jìn)展 2022/2/13 30 DiVincenzo判據(jù) : 1. 可擴(kuò)展的具有良好特性的量子比特系統(tǒng)。 2. 能夠制備量子比特到某個(gè)基準(zhǔn)態(tài)。 3. 能夠保持足夠長(zhǎng)的相干時(shí)間來完成各種 量子邏輯門操作。 4. 能夠?qū)崿F(xiàn)一套通用量子邏輯門操作。 5. 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)量子比特的測(cè)量。 量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn) [1] DiVincenzo ., Fortschr. Physik, 48 (911), 771 – 783 (2022) (1)能長(zhǎng)期保持相干性 — 與外界很好隔離的封閉量子系統(tǒng) (2)外界能夠精確地控制其演化并讀出結(jié)果 — 與外界有良好的耦合 這兩個(gè)要求互相矛盾。因此選擇什么樣的物理體系來制作量子計(jì)算機(jī)要兼顧兩者的要求。 一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)最基本要求 實(shí)驗(yàn)物理體系 相對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)利用了電子的電荷特性，在量子計(jì)算的研究中，利用電子的自旋特性，結(jié)合電子自旋操作迅速和核自旋相干時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，開展磁共振量子計(jì)算是量子計(jì)算機(jī)研究重要發(fā)展方向之一。 系統(tǒng) 相干時(shí)間 /秒 操作時(shí)間 /秒 最大運(yùn)算次數(shù) 目前進(jìn)展 /比特?cái)?shù) 電子自旋 10６ － 10３ 10９ － 10６ 103 2 核自旋 10３ － 10０ 10６ － 10３ 103 12 離子阱 101 1014 1013 8（ 3） 量子點(diǎn) 106 109 103 2 光學(xué)腔 105 1014 109 2 微波共振腔 100 104 104 2 一些物理體系的比較 2022/2/13 34 一些物理體系的比較 Benchmarking values: approximate error rates for single or multiqubit gates. 2022/2/13 35 核自旋量子位 B0 Spin particle in magic field: ?????? ??????10012220000??? ??? ZZBH0??|0? |1? [1] Gershenfeld, N. et al., Science, 275, 350 – 356 (1997) [2] Cory D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 94, 1634 – 1639 (1997) 2022/2/13 36 實(shí)驗(yàn)原理：儀器 NMR量子計(jì)算機(jī) 控制： 射頻磁場(chǎng) + 核之間的相互作用 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 2022/2/13 38 絕熱量子計(jì)算 背景： 傳統(tǒng)的量子計(jì)算研究中，研究者將經(jīng)典計(jì)算機(jī)模型類比到量子情形，以期通過基本邏輯操作實(shí)現(xiàn)普適量子計(jì)算。 優(yōu)點(diǎn)： ?適用于廣泛的組合優(yōu)化問題，有著重要的應(yīng)用前景。 ?比傳統(tǒng)的量子計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的容錯(cuò)能力。 絕熱量子計(jì)算： MIT的 Farhi等人在 2022年提出的一種新的量子計(jì)算途徑。 E. Farhi ., Science 292， 472 (2022) 2022/2/13 39 絕熱量子計(jì)算 ( ( ) ) ( 1 ( ) ) ( 0 ) ( ) , ( ) : 0 1PH s t s t H s t H s t? ? ? ?102m indHEEdsTg??Schr246。dinger equation: (0)HPH(0)g?()T?Adiabatic evolution Encoding the solution of the problem 1 2 3 ??ddt ? ( t ) ? ? iH ( t ) ? (
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